石头口门水库水体光学特性及水色物质遥感反演研究的任务书.docx

石头口门水库水体光学特性及水色物质遥感反演研究的任务书
任务书
一、背景
水体光学特性是描述水体对光的吸收、散射和透射能力的知识，它是研究水体质量、水质环境和水生态环境的重要基础。水色物质是影响水体内部光亮度和颜色的重要组成部分，它是反映水体污染程度、富营养化程度和生态健康状况的主要指标。遥感技术可以有效实现大范围、动态、定期、非接触式的水色物质监测，成为水质监测和水资源管理的重要手段。
石头口门水库位于河南省洛阳市嵩县，是南水北调中线工程的重要水源地之一，有着十分重要的战略地位。然而，由于近年来，受人类活动和自然因素影响，石头口门水库的水质状况受到了较大的波动，尤其是面临着水色物质污染的问题。为了全面了解石头口门水库的光学特性和水色物质的分布情况，并为该水库日常管理提供科学依据，本次研究拟采用遥感技术，对石头口门水库的水体光学特性及水色物质进行反演研究。
二、研究目的与内容
(一)研究目的
1.了解石头口门水库的水体光学特性，分析和比较水体透明度、溶解有机物（CDOM）、总悬浮物（TSM）对光的吸收、散射和透射能力等指标在不同季节的变化规律和时空分布特征。
2.应用遥感技术，获取石头口门水库的高空间分辨率卫星影像和地面观测数据，研究水色物质分布的时空变化特征，探讨水色物质遥感反演的算法模型和精度评价方法。
3.结合地面监测数据，对遥感反演结果进行验证和修正，形成石头口门水库水体光学特性和水色物质分布的空间数据集。
(二)研究内容
1.石头口门水库水体光学特性分析
1.1研究流域土地利用类型、水文气象条件和水库运行情况对水体光学特性的影响，并对不同季节水体光学属性进行对比分析。
1.2应用光学测量和透明度探针等地面观测设备，测量石头口门水库不同深度和不同位置的透明度、CDOM和TSM等指标，并探究这些指标与水质参数之间的关联性。
2.石头口门水库水色物质遥感反演
2.1获取Landsat等多时相、多光谱遥感卫星影像数据，并对影像数据进行预处理和处理补偿加工。
2.2利用经验统计算法、物理模型算法和机器学习算法等多种方式，对水库不同季节的水色物质进行反演，并分析各种算法的适用性和精度优势。
3.遥感反演结果验证与修正
3.1在石头口门水库周边选取若干个有代表性的监测站点，采取地面监测和水样采集等方法检测、验证遥感反演结果。
3.2利用监测数据对反演结果进行修正，并运用GIS等空间信息处理平台，进行光学属性和水色物质等数据分析和综合评价。
三、预期成果
1.对石头口门水库水体光学特性的时空分布特征进行全面、系统的分析，形成相关统计数据和可视化地图。
2.建立石头口门水库水色物质的遥感反演算法模型，形成水色物质分布空间数据库。
3.验证和修正遥感反演结果，提高研究成果的可靠性和精度，为该水库的水质监测和管理提供科学依据。
4.产出研究报告，并撰写相关学术论文，提交专业期刊发表。
四、研究进度与计划
本次研究时间约为六个月，计划分为四个阶段实施。
第一阶段：研究准备（2021年7月-8月）
1.1确定科研内容和研究方案，明确研究目标和研究方法。
1.2开展文献阅读和资料收集，掌握水体光学特性研究进展和水色物质反演方法研究动态。
1.3讨论设计本研究的实验方案和数据方案，安排实验和调查时间表。
第二阶段：数据采集和处理（2021年9月-10月）
2.1进行实地调查和数据采集，获取各种监测数据和地面观测数据。
2.2获取不同季节的遥感卫星影像，进行预处理和影像处理补偿。
2.3进行水色物质反演算法模型的研究和试验，建立遥感反演数据库。
第三阶段：遥感反演结果验证和修正（2021年11月）
3.1进行地面监测数据和水样采集，检测遥感反演结果。
3.2利用GIS等空间信息处理工具，综合分析和评价石头口门水库水体光学特性和水色物质分布状况。
第四阶段：成果整理和撰写报告（2021年12月）
4.1完成石头口门水库水体光学特性和水色物质遥感反演任务，编制研究报告。
4.2撰写学术论文并提交相关期刊。
五、研究组织与人员配置
研究小组人员需至少包括以下职称组成：
1.主要负责人：具有博士学位，研究光学和遥感技术在环境科学中的应用。
2.研究骨干：具有硕士学位，有较强的环境水质、遥感遥测和信息分析能力。
3.技术专家：参与研究任务的实际操作，掌握各种测量设备、软件和方法技能。